Альгологические аспекты космической экологии

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Биология


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

АЛЬГОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ КОСМИЧЕСКОЙ ЭКОЛОГИИ
P.P. Кабиров
ГОУ ВПО «Башкирский государственный педагогический университет им. М. Акмуллы», Уфа, Республика Башкортостан, Россия
Рассматриваются теоретические возможности использования почвенных микроскопических водорослей и цианобактерий при создании искусственных экосистем и биосфер на других планетах.
Ключевые слова: экология, космос, искусственные экосистемы
ALGOLOGICAL ASPECTS OF SPACE ECOLOGY
R.R. Kabirov
Baskyr state teachers ' training university named after M. Akmulla, Ufa, Russia
Theoretical possibilities of using microscopic algae and cyanobacteria to create artificial ecosystems and biospheres on other planets are reviewed.
Keywords: ecology, space, artificial ecosystems
Человечество вышло в открытый Космос и стало обживаться в околоземном пространстве. Стоит задача заселения планет Солнечной системы. На первых этапах развития биосферы других планет, в экологически «жестких» условиях высшие растения не смогут существовать. При отсутствии органического вещества не смогут развиваться и гетеротрофные организмы. Из фотоавтотрофных организмов первопоселенцами на безжизненных субстратах других планет вероятнее всего будут микроскопические водоросли и цианобактерии (синезеленые водоросли), как наиболее
устойчивые к неблагоприятным экологическим факторам.
Микроскопические почвенные водоросли широко распространены на Земле. В наземных местообитаниях водоросли
встречаются практически повсюду. Это обитатели сформированных почв и первопоселенцы безжизненных субстратов:
скальных поверхностей высокогорий, промышленных отвалов, территорий, подвергнувшихся катастрофическим воздействиям, в частности извержениям вулканов, атомным взрывам, пожарам и т. д. В настоящее время известно около 2 тысяч видов почвенных водорослей. В этом боль-
шом разнообразии можно выбрать виды, пригодные для решения конкретных задач.
Следует учесть высокую энергию их фотосинтеза. Водорослям присуща способность преобразовывать энергию солнечного света с большей эффективностью, чем высшие растения. Есть сведения, что зеленые и синезеленые водоросли могут использовать до 7% солнечной энергии [4]. За счет органического вещества, создаваемого водорослями и цианобактериями, будет развиваться гетеротрофная часть создаваемой биосферы. Кроме того, они будут обогащать атмосферу кислородом. Например, при отсутствии высших растений в пустынях Западной Туркмении на площади в 1га, содержащей водоросли в количестве 500 кг сухого вещества, за светлое время суток, в процессе фотосинтеза может выделяться от 37,5 до 250 кг газообразного кислорода [1].
Почвенные водоросли и цианобактерии, развиваются под жестким экологическим прессом (резкие перепады температуры и влажности, очень низкие и очень высокие значения pH среды, высокая степень засоления и загрязнения почвы). Есть многочисленные данные о высокой устойчивости почвенных водорослей к неблагоприятным экологическим факторам. Они способны сохранять жизнеспособность в сухом состоянии при длительном хранении до 80−100 и более лет [2]. Водоросли, собранные в пустынях после высушивания в вакууме и пятилетнего
хранения в этих условиях сохраняли свою жизнеспособность [9]. Почвенные водоросли устойчивы и к экстремальным температурам. Специальными исследованиями было показано, что многие виды выдерживают нагревание до 100−115° и замораживание при — 79 и — 195° С [11]. Основываясь на полученных результатах, эти авторы делают вывод, что почвенные водоросли могут адаптироваться к условиям Марса и при наличии капельножидкой воды способны расти в этих условиях.
Особой устойчивостью отличаются синезеленые водоросли (цианобактерии) к ультрафиолетовому облучению и радиоактивному загрязнению. Экспериментально установлено, что синезеленые водоросли Anabaena variabilis, Nostoc linckia, N. paludosum сохраняли жизнеспособность после ультрафиолетового облучения в дозах 120−200 тыс. эрг/мм2 в секунду [7]. На полигоне ядерных испытаний синезеленая водоросль Microcoleus vaginatus выдержал активное гамма-облучение в 2500 кр и был обнаружен через 3 месяца после взрыва на расстоянии 0,6 мили от эпицентра. Другие растения появились там через 2 года [2]. На полигоне с установкой гамма-облучения за 17 лет функционирования суммарные дозы составили на расстоянии 5 м от установки — 872 Грэй. В этих условиях сообщества почвенных водорослей сохраняли типичные черты альгосинузий луговых экосистем [8]. Гамма-облучение суспензии клеток синезеленых водорослей
14__________________¦ БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ ¦
(цианобактерий) в дозе 260 000 рад не приводило к изменению морфологических признаков. Синезеленые водоросли Lyngbya aestuarii и Phormidium lucidum выдерживали 518 000 рад, при дозах 2 786 000 рад они погибли [9]. Обнаружена стимуляция развития колониальных азотфикси-рующих синезеленых водорослей Nostoc punctiforme и N. paludosum в культурах из радиоактивных почв [10].
Почвенные водоросли являются перспективной группой для создания искусственных экосистем, способных существовать в очень неблагоприятных экологических условиях, в том числе и на других планетах. О возможности использования почвенных водорослей при освоении других планет в свое время писали М. М. Голлерюах и Э. А. Штина считая, что почвенные водоросли перспективные объекты для заселения пространств, включая внеземные, непригодные для жизни высших растений [8].
Можно выделить несколько аспектов использования почвенных водорослей для заселения других планет.
Во-первых, создание банка видов характеризующихся высокой устойчивостью к экологическим факторам. В первую очередь эти виды будут наиболее перспективными для решения поставленной задачи.
Во-вторых, в природных условиях почвенные водоросли существуют в ассоциации с другими микроорганизмами [8]. и растениями [5]. Такие ассоциации почвен-
ные водоросли создают, прежде всего, с бактериями и микроскопическими грибами. В этом альгомикобактериальном ценозе (АМБЦ) водоросли являются источником органического вещества для гетеротрофной части сообщества, а их слизистые чехлы своеобразным резервуаром, который позволяет запасать и удерживать воду. В свою очередь, бактерии и микроскопические грибы с одной стороны снабжают водоросли физиологически активными веществами [6], с другой — разлагают органику в конечном итоге до минеральных соединений, создавая предпосылки для фотоавтотрофного питания водорослей.
При заселении других планет вероятнее всего будут использоваться не водоросли в чистом виде (свободные от сопутствующих организмов), а определенные сообщества (ценозы). Способность водорослей образовывать ассоциации с различными микроорганизмами открывает широкий простор «конструирования» ценозов с запланированным составом и направленным на выполнение определенных задач. Для каждой планеты, или различных участков поверхности одной планеты можно будет сконструировать АМБЦ, способный эффективно расти в конкретных экологических ситуациях формируя «биологически активные точки», которые создадут предпосылки для поселения других организмов.
В-третьих, почвенные водоросли могут входить в качестве одного их компонентов
при организации более сложных искусственных экосистем на других планетах. Например, нами созданы искусственные микроэкосистемы, представляющие собой небольшие 3−5 см глобулы сапропеля, обогащенного полимерами и биологически активными веществами с включенными в них азотфиксирующими цианобактериями и семенами травянистых растений. Они предназначены для рекультивации промышленных отвалов и других техногенно нарушенных территорий. По такой же схеме можно конструировать микроэкосистемы для создания искусственных экосистем и биосфер на других планетах.
Список литературы
1. Базилевич Н. И., Голлербах М. М., Родин Л. Е., Земский П. М. Морфология профиля такыров и такырная корка / Такы-ры Западной Туркмении и пути их сельскохозяйственного освоения. М. Из-во АН СССР, 1956. С. 337−350.
2. Голлербах М. М., Штина Э. А. Почвенные водоросли. Л.: Наука, 1969. 228 с.
3. Кабиров P.P. // Проблемы охраны окружающей среды на Урале: Межвуз. сб.
науч. тр. / Башкирский пединститут. Уфа, 1995.С. 133−143.
4. Мельникова В. В. Почвенные и скальные водоросли юга Средней Азии. Из-во «Дониш» Душанбе, 1975. 211с.
5. Проворов H.A. // Журнал общей биологии. — 2009. — Т. 70. № - 1. С. 10.
6. Саут Р., Уиттик А. Основы альгологии. М.: Мир, 1990. 597 с.
7. Смирнова М. Н. Действие УФ-облучения на азотфиксирующие синезеленые водоросли родов Anabaena и Nostoc. / Управление биосинтезом микроорганизмов. Красноярск, 1973. С. 43−49.
8. Черненькова Т. В., Виленский Е. Р., Кабиров P.P. // Журнал общей биологии. -1991. -Т. 52. №-2. С. 249.
9. Штина Э. А., Голлербах М. М. Экология почвенных водорослей. — М.: Наука, 1976. — 143 с.
10. Akiyama М. // Bull. Shimane Univ. -1966. -№ 16. P. 126.
11. Cameron R.F., Blank G.B. // Space Programs Summary. — 1966. — V.4. № 37. P. 193.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой